Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Апсиды относятся к самой дальней (1) и ближайшей (2) точкам, достигаемым вращающимся планетарным телом (1 и 2) по отношению к первичному или основному телу (3).
* Линия апсид - это линия, соединяющая позиции 1 и 2.
* В таблице названы (две) апсиды планетарного тела (X, "орбитальный аппарат"), вращающегося вокруг указанного тела-хозяина:____________________________________
Например, две апсиды Луны - это самая дальняя точка, апогей , и ближайшая точка, перигей , ее орбиты вокруг Земли-хозяина. Две апсиды Земли - это самая дальняя точка, афелий , и ближайшая точка, перигелий , ее орбиты вокруг Солнца-хозяина. Термины афелий и перигелий одинаково применимы к орбитам Юпитера и других планет, комет и астероидов Солнечной системы .
Система двух тел взаимодействующих эллиптических орбит : меньшее, спутниковое тело (синее) вращается вокруг основного тела (желтое); оба находятся на эллиптических орбитах вокруг своего общего центра масс (или барицентра ) (красный +).
* Периапсис и апоапсис как расстояния: наименьшее и наибольшее расстояние между орбитальным аппаратом и его телом-хозяином.
Кеплеровские элементы орбиты : точка F , ближайшая точка сближения орбитального тела, является перицентром (также перицентром) орбиты; точка H , самая дальняя точка движущегося по орбите тела, является апоцентром (также апоапсисом) орбиты; а красная линия между ними - линия апсид.

Apsis ( греческий : ἀψίς ; множественные апсиды / æ р ы ɪ д я г / , греческий: ἀψῖδες; «орбита») обозначает любого из двух крайних точек (то есть, самая дальняя или ближайшей точка) в орбите в виде планетарного тела о его первичном теле (или просто «первичном»). Термин «апсид» во множественном числе обычно подразумевает обе точки апсиды (т. Е. Самую дальню и ближайшую); Апсиды также могут относиться к расстоянию на крайнем расстоянии от объекта, вращающегося вокруг тела хозяина. Например, апсиды земной орбиты Солнца две: апсидадля самой дальней точки Земли от Солнца, названной афелием ; и апсида для ближайшей точки Земли, перигелия (см. верхний рисунок). (Термин «апсида», родственно с апсидой , приходит через латынь от греческого ). [1]

Общее описание [ править ]

На любой эллиптической орбите есть две апсиды . Каждому назначается соответствующий префикс : ap- , apo- (от π (ό) , (ap (o) -)  'далеко от') или peri- (от περί (пери-)  'рядом') - затем присоединение его к эталонному суффиксу в организме «хозяин» время вращались . (Например, суффикс для Земли - -джи , следовательно, апогей и перигей - это названия апсид Луны и любых других искусственных спутников Земли. Суффикс для Солнца - -гелион , следовательноафелий и перигелий - это названия апсид Земли и других планет Солнца, комет, астероидов и т. д. (см. таблицу, верхний рисунок).

Согласно законам движения Ньютона все периодические орбиты являются эллипсами, включая: 1) единый орбитальный эллипс, где основное тело закреплено в одной точке фокуса, а планетарное тело вращается вокруг этого фокуса (см. Верхний рисунок); и 2) система двух тел взаимодействующих эллиптических орбит : оба тела вращаются вокруг своего совместного центра масс (или барицентра ), который расположен в точке фокуса, общей для обоих эллипсов (см. второй рисунок). Для такой системы из двух тел, когда одна масса значительно больше другой, меньший эллипс (большего тела) вокруг центра масс представляет собой один из орбитальных элементов большего эллипса (меньшего тела).

Барицентр двух тел может находиться внутри большего тела - например, барицентр Земля-Луна находится примерно на 75% пути от центра Земли до ее поверхности. Если по сравнению с большей массой меньшая масса незначительна (например, для спутников), то параметры орбиты не зависят от меньшей массы.

При использовании в качестве суффикса, то есть -апсис , этот термин может относиться к двум расстояниям от основного тела до орбитального тела, когда последнее находится: 1) в точке перицентра или 2) в точке апоапсиса (ср. оба графика, второй рисунок). Линия апсид обозначает расстояние до линии, соединяющей ближайшую и самую дальнюю точки на орбите; это также относится просто к крайнему диапазону объекта, вращающегося вокруг тела хозяина (см. верхний рисунок; см. третий рисунок).

В орбитальной механике апсиды технически относятся к расстоянию, измеренному между центрами масс центрального тела и движущегося по орбите тела. Тем не менее, в случае космического аппарата , термины , как правило , используется для обозначения орбитальной высоты космического аппарата над поверхностью центрального тела (при условии постоянная, стандартный эталонный радиус).

Терминология [ править ]

Часто встречаются слова «перицентр» и «апоцентр», хотя при техническом использовании предпочтительны перицентр / апоцентр.

  • Для общих ситуаций, когда первичный элемент не указан, термины « перицентр» и « апоцентр» используются для обозначения крайних точек орбит (см. Таблицу, верхний рисунок); периапсис и апопсис (или апапсис ) являются эквивалентными альтернативами, но эти термины также часто относятся к расстояниям, то есть наименьшему и наибольшему расстоянию между орбитальным аппаратом и его телом-хозяином (см. второй рисунок).
  • Для тела на орбите Солнца , точка наименьшего расстояния является перигелия ( / ˌ р ɛr ɪ ч я л я ə п / ), а точка наибольшего расстояния является афелии ( / æ р ч я л я ə п / ); [2] при обсуждении орбит вокруг других звезд термины становятся периастром и апастроном .
  • При обсуждении спутника Земли , включая Луну , точка наименьшего расстояния является перигей ( / р ɛr ɪ dʒ я / ), а наибольшее расстояние, апогей (от древнегреческого : Γῆ ( ¯ge ), «земля» или «земля»). [3]
  • Естественных спутников Луны нет [ цитата ] . Для искусственных объектов на лунной орбите , точка наименьшего расстояния может быть названа pericynthion ( / ˌ р ɛr ɪ с ɪ п θ я ə п / ) и самое большое расстояние , apocynthion ( / ˌ æ р ə с ɪ n θ i ə n / ); или perilune и apoluneиногда используются. [4]

Этимология [ править ]

Слова перигелий и афелий были придуманы Иоганном Кеплером [5] для описания орбитальных движений планет вокруг Солнца. Слова образованы от префиксов пери- (греч. Περί , рядом) и апо- (греч. Ἀπό , далеко от), прикрепленных к греческому слову, обозначающему солнце, ( ἥλιος или hēlíou ). [2]

Различные связанные термины используются для других небесных объектов . Суффиксы -gee , -helion , -astron и -galacticon часто используются в астрономической литературе, когда относятся к Земле, Солнцу, звездам и центру галактики соответственно. Суффикс -jove иногда используется для Юпитера, но -saturnium очень редко использовался за последние 50 лет для Сатурна. Форма -gee также используется как общий термин, наиболее приближенный к «любой планете», вместо того, чтобы применять его только к Земле.

Во время программы «Аполлон» термины « перицинтион» и « апоцинтион» использовались при обращении по орбите Луны ; они ссылаются на Синтия, альтернативное имя греческой богини Луны Артемиды . [6] Что касается черных дыр, то термины перимелазма и апомелазма (от греческого корня) были использованы физиком и писателем-фантастом Джеффри А. Лэндисом в рассказе 1998 года; [7], которые произошли до перинигрикона и апонигрикона (от латинского), появившихся в научной литературе в 2002 г. [8] и раньше периботрон (от греч. Bothros , что означает дыра или яма) в 2015 г. [9]

Резюме терминологии [ править ]

Суффиксы, показанные ниже, могут быть добавлены к префиксам пери- или апо-, чтобы сформировать уникальные имена апсид для орбитальных тел указанной основной / (основной) системы. Однако обычно используются уникальные суффиксы только для систем Земля и Солнце. Обычно для других хост-систем вместо него используется общий суффикс -apsis . [10] [ неудачная проверка ]

Перигелий и афелий [ править ]

Схема прямой орбиты тела вокруг Солнца с его ближайшей (перигелий) и самой дальней (афелий) точками.

Перигелий (q) и афелий (Q) - это ближайшая и самая дальняя точки, соответственно, прямой орбиты тела вокруг Солнца .

Сравнение соприкасающихся элементов в определенную эпоху с эффективными элементами в другую эпоху приведет к различиям. Время прохождения перигелия как один из шести соприкасающихся элементов не является точным предсказанием (кроме общей модели двух тел ) фактического минимального расстояния до Солнца с использованием полной динамической модели . Точные прогнозы прохождения перигелия требуют численного интегрирования .

Внутренние планеты и внешние планеты [ править ]

Изображение ниже левые отличает внутренние планеты: их орбиту, орбитальные узлы и точку перигелия (зеленая точка) и афелий (красная точка), как видно из выше северного полюса Земли и плоскости эклиптики Земли , которая в одной плоскости с Землей орбитальных самолет . С этой ориентации планеты расположены снаружи от Солнца в виде Меркурия, Венеры, Земли и Марса, при этом все планеты движутся по своим орбитам против часовой стрелки вокруг Солнца. Ссылка Земля-орбита окрашена в желтом цвете , и представляет собой орбитальную плоскость отсчета. Для Меркурия, Венеры и Марса участок орбиты, наклоненный над плоскостью отсчета, здесь заштрихован синим цветом; участок под плоскостью заштрихован фиолетовым / розовым.

На изображении внизу справа показаны внешние планеты: орбиты, орбитальные узлы и точки перигелия (зеленая точка) и афелия (красная точка) Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна - если смотреть сверху на эталонную плоскость орбиты, все движутся по орбитам против часовой стрелки. Для каждой планеты сечение орбите , наклоненной над опорной орбитальной плоскости синего цвета; участок под плоскостью фиолетово-розовый.

Два орбитальных узла - это две конечные точки «линии узлов», где наклонная орбита пересекает плоскость отсчета; [13] здесь их можно «увидеть», когда синий участок орбиты становится фиолетово-розовым.

Два изображения ниже показывают положение перигелия (q) и афелия (Q) на орбитах планет Солнечной системы. [1]

  • Точки перигелия и афелия внутренних планет Солнечной системы

  • Точки перигелия и афелия внешних планет Солнечной системы

Линии апсид [ править ]

Диаграмма показывает экстремальный диапазон : от ближайшего подхода (перигелий) до самой дальней точки (афелий) -of несколько вращающихся вокруг небесных тел в Солнечной системе : планет, известных карликовых планет, в том числе Церера , и кометы Галлея . Длина горизонтальных полос соответствует крайнему диапазону орбиты указанного тела вокруг Солнца. Эти экстремальные расстояния (между перигелием и афелием) представляют собой линии апсид орбит различных объектов вокруг тела хозяина.

Astronomical unitAstronomical unitAstronomical unitAstronomical unitAstronomical unitAstronomical unitAstronomical unitAstronomical unitAstronomical unitAstronomical unitHalley's CometSunEris (dwarf planet)Makemake (dwarf planet)Haumea (dwarf planet)PlutoCeres (dwarf planet)NeptuneUranusSaturnJupiterMarsEarthVenusMercury (planet)Astronomical unitAstronomical unitDwarf planetDwarf planetCometPlanet

Расстояния избранных тел Солнечной системы от Солнца. Левый и правый края каждой полоски соответствуют перигелию и афелию тела, соответственно, поэтому длинные полоски обозначают высокий эксцентриситет орбиты . Радиус Солнца составляет 0,7 миллиона км, а радиус Юпитера (самой большой планеты) - 0,07 миллиона км, что слишком мало для разрешения на этом изображении.

Перигелий и афелий Земли [ править ]

В настоящее время Земля достигает перигелия в начале января, примерно через 14 дней после декабрьского солнцестояния . В перигелии центр Земли примерно0,983 29 астрономических единиц (AU) или 147 098 070 км (91 402 500 миль) от центра Солнца. Напротив, в настоящее время Земля достигает афелия в начале июля, примерно через 14 дней после июньского солнцестояния . Расстояние афелия между центрами Земли и Солнца в настоящее время составляет около1.016 71  AU или 152 097 700 км (94 509 100 миль).

Даты перигелия и афелия меняются со временем из-за прецессии и других орбитальных факторов, которые следуют циклическим паттернам, известным как циклы Миланковича . В краткосрочной перспективе такие даты могут варьироваться до 2 дней от года к году. [14] Это существенное изменение связано с присутствием Луны: в то время как барицентр Земля-Луна движется по стабильной орбите вокруг Солнца, положение центра Земли, которое в среднем составляет около 4700 километров (2900 миль) от барицентр, может быть смещен от него в любом направлении - и это влияет на время фактического сближения центров Солнца и Земли (что, в свою очередь, определяет время перигелия в данном году). [15]

Из-за увеличенного расстояния в афелии только 93,55% излучения Солнца попадает на данную область поверхности Земли, как и в перигелии, но это не учитывает времена года , которые, вместо этого, являются результатом наклона оси Земли на 23,4 ° от перпендикуляра к плоскости орбиты Земли. [16] Действительно, и в перигелии, и в афелии в одном полушарии лето, а в другом - зима . Зима приходится на то полушарие, где солнечный свет падает меньше всего, а летом на то, где солнечный свет падает сильнее всего, независимо от расстояния Земли от Солнца.

В северном полушарии лето приходится на афелий, когда солнечная радиация минимальна. Несмотря на это, лето в северном полушарии в среднем на 2,3 ° C (4 ° F) теплее, чем в южном полушарии, потому что северное полушарие содержит большие массивы суши, которые легче нагреть, чем моря. [17]

Однако перигелий и афелий косвенно влияют на времена года: поскольку орбитальная скорость Земли минимальна в афелии и максимальна в перигелии, планете требуется больше времени для обращения по орбите от июньского солнцестояния до сентябрьского равноденствия, чем от декабрьского солнцестояния до мартовского равноденствия. Таким образом, лето в северном полушарии длится немного дольше (93 дня), чем лето в южном полушарии (89 дней). [18]

Астрономы обычно выражают время перигелия относительно Первой точки Овна не в днях и часах, а скорее как угол орбитального смещения, так называемую долготу перицентра (также называемую долготой перицентра). Для орбиты Земли это называется долготой перигелия , и в 2000 г. она составляла около 282,895 °; к 2010 году она увеличилась на небольшую долю градуса примерно до 283,067 °. [19]

Для орбиты Земли вокруг Солнца время апсиса часто выражается в единицах времени относительно сезонов, поскольку это определяет вклад эллиптической орбиты в сезонные колебания. Изменение времен года в первую очередь контролируется годовым циклом угла возвышения Солнца, который является результатом наклона оси Земли, измеренной от плоскости эклиптики . Эксцентриситет Земли и другие элементы орбиты непостоянны, но медленно меняются из-за возмущающего воздействия планет и других объектов в солнечной системе (циклы Миланковича).

В очень долгой временной шкале даты перигелия и афелия меняются в зависимости от времени года и составляют один полный цикл за 22 000–26 000 лет. Существует соответствующее изменение положения звезд, если смотреть с Земли, которое называется апсидальной прецессией . (Это тесно связано с прецессией осей .) Даты и время перигелиев и афелиев для нескольких прошлых и будущих лет перечислены в следующей таблице: [20]

Другие планеты [ править ]

В следующей таблице показаны расстояния планет и карликовых планет от Солнца в их перигелии и афелии. [21]

Математические формулы [ править ]

Эти формулы характеризуют перицентр и апоцентр орбиты:

Перицентр
Максимальная скорость, как минимум (перицентр) расстояние .
Апоцентр
Минимальная скорость, при максимуме (апоцентр) расстояние .

Хотя в соответствии с законами движения планет Кеплера (основанными на сохранении углового момента ) и сохранении энергии, эти две величины постоянны для данной орбиты:

Удельный относительный угловой момент
Удельная орбитальная энергия

где:

  • а - большая полуось :
  • μ - стандартный гравитационный параметр
  • e - эксцентриситет , определяемый как

Обратите внимание, что для преобразования высот над поверхностью в расстояния между орбитой и ее первичной частью необходимо добавить радиус центрального тела, и наоборот.

Средняя арифметическая из двух предельных расстояний длина большой полуоси а . Геометрическое среднее из двух расстояний длина оси пола-минор б .

Среднее геометрическое двух предельных скоростей равно

которая представляет собой скорость тела на круговой орбите с радиусом .

Время перигелия [ править ]

Элементы орбиты, такие как время прохождения перигелия , определяются в эпоху, выбранную с использованием невозмущенного решения двух тел, которое не учитывает проблему n тел . Чтобы получить точное время прохождения перигелия, необходимо использовать эпоху, близкую к прохождению перигелия. Например, используя эпоху 1996 года, комета Хейла-Боппа показывает перигелий 1 апреля 1997 года. [22] Использование эпохи 2008 года показывает менее точную дату перигелия 30 марта 1997 года. [23] Короткопериодические кометы могут быть даже больше. чувствителен к выбранной эпохе. Используя эпоху 2005 г., видно, что 101P / Chernykh подошел к перигелию 25 декабря 2005 г.[24], но использование эпохи 2011 г. дает менее точную дату невозмущенного перигелия 10 января 2006 г. [25]

Численное интегрирование показывает, что карликовая планета Эрида придет в перигелий примерно в декабре 2257 года. [26] Используя эпоху 2020 года, которая на 237 лет раньше, менее точно показывает, что Эрида приближается к перигелию в 2259 году. [27]

Транснептуновые объекты, такие как 2013 FS 28 с дугой наблюдения в 1 год, которые не достигают перигелия в течение примерно 100 лет, могут иметь неопределенность 3-сигма в дате перигелия более 20 лет. [28]

См. Также [ править ]

  • Расстояние ближайшего приближения
  • Эксцентрическая аномалия
  • Облет (космический полет)
  • Гиперболическая траектория # Ближайший подход
  • Средняя аномалия
  • Перифокальная система координат
  • Истинная аномалия

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b "определение апсиса" . Dictionary.com .
  2. ^ a b Поскольку Солнце, λιος в греческом языке, начинается с гласной (H - долгая ē гласная в греческом языке), заключительный o в «апо» опускается в префиксе. = Произношение «Ap-helion» дано во многих словарях [1] , где «p» и «h» произносятся отдельными слогами. Однако, произношение / ə е я л я ə п / [2] Кроме того , общие ( например, McGraw Hill словарь научных и технических терминов, 5 - е издание, 1994, стр. 114), так как в конце греческого «р» от ἀπό с последующим «h» от λιος становится фи; таким образом, греческое слово - αφήλιον. (см., например, Уокер, Джон,Ключ к классическому произношению греческих, латинских и священных имен собственных , Townsend Young 1859 [3] , page 26.) Многие [4] словари дают оба варианта произношения.
  3. Перейти ↑ Chisholm, Hugh, ed. (1911). «Перигей»  . Британская энциклопедия . 21 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 149.
  4. ^ а б в г «Основы космического полета» . НАСА . Проверено 30 мая 2017 года .
  5. ^ Кляйн, Эрнест, Полный этимологический словарь английского языка , Elsevier, Амстердам, 1965. ( Архивная версия )
  6. ^ "Отчет о миссии Аполлона 15" . Глоссарий . Проверено 16 октября 2009 года .
  7. ^ Perimelasma , Джеффри Лэндис, впервые опубликованной в Science Fiction Азимова , январь 1998 г., переиздана в Бесконечности Plus
  8. ^ Р. Шёдель, Т. Отт, Р. Гензель, Р. Хофманн, М. Ленерт, А. Эккарт, Н. Муавад, Т. Александер, М.Дж. Рейд, Р. Ленцен, М. Хартунг, Ф. Лакомб, Д. Rouan, E. Gendron, G. Rousset, A.-M. Лагранж, В. Бранднер, Н. Агерджес, К. Лидман, AFM Moorwood, Дж. Спиромилио, Н. Хубин, К. М. Ментен (17 октября 2002 г.). «Звезда на 15,2-летней орбите вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути». Природа . 419 : 694–696. arXiv : astro-ph / 0210426 . Bibcode : 2002Natur.419..694S . DOI : 10,1038 / природа01121 . PMID 12384690 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  9. ^ Koberlein, Брайан (29 марта 2015). «Периботрон - Звезда максимально приближается к черной дыре» . briankoberlein.com . Проверено 10 января 2018 года .
  10. ^ "MAVEN» Наука Орбита " .
  11. ^ "Рассветный журнал: 11 лет в космосе" . www.planetary.org .
  12. ^ Cecconi, B .; Lamy, L .; Зарка, П .; Prangé, R .; Курт, WS; Луарн, П. (4 марта 2009 г.). «Гониополяриметрическое исследование перикрона Revolution 29 с использованием высокочастотного радиоприемника прибора Cassini Radio и Plasma Wave Science» . JGRA . 114 (A3): A03215. DOI : 10,1029 / 2008JA013830 - через ui.adsabs.harvard.edu.
  13. ^ Дорогой, Дэвид. «линия узлов» . Энциклопедия астробиологии, астрономии и космических полетов . Проверено 17 мая 2007 года .
  14. ^ "Перигелий, Афелий и солнцестояния" . timeanddate.com . Проверено 10 января 2018 года .
  15. ^ «Изменение времен перигелия и афелия» . Департамент астрономических приложений Военно-морской обсерватории США. 11 августа 2011 . Проверено 10 января 2018 года .
  16. ^ "Исследование Солнечной системы: Наука и технологии: Особенности науки: Погода, Погода, везде?" . НАСА . Проверено 19 сентября 2015 года .
  17. ^ "Земля в Афелии" . Космическая погода. Июль 2008 . Проверено 7 июля 2015 года .
  18. ^ Рокпорт, Стив К. "Насколько афелий влияет на нашу погоду? Мы в афелии летом. Было бы наше лето теплее, если бы мы были в перигелии?" . Планетарий . Университет Южного Мэна . Проверено 4 июля 2020 года .
  19. ^ "Data.GISS: Параметры орбиты Земли" . data.giss.nasa.gov .
  20. ^ Эспенак, Фред. «Земля в Перигелии и Афелии: с 2001 по 2050 год» . астропиксели . Проверено 24 декабря 2019 года .
  21. ^ "Планетарная сравнительная таблица НАСА" . Архивировано из оригинала 4 августа 2016 года . Проверено 4 августа 2016 года .
  22. ^ JPL SBDB: Хейл-Бопп (Эпоха 1996)
  23. ^ JPL SBDB: Хейл-Бопп
  24. ^ 101P / Chernykh - A (NK 1293) по Сиичам Накано
  25. ^ JPL SBDB: 101P / Черных
  26. ^ JPL Horizons: Eris Observer Расположение: @sun (перигелий возникает, когда deldot изменяется с отрицательного на положительный)
  27. ^ JPL SBDB: Эрис (Эпоха 2020)
  28. ^ JPL SBDB: 2013 FS28

Внешние ссылки [ править ]

  • Апогей - Сравнение фотографических размеров перигея, perseus.gr
  • Сравнение фотографических размеров афелия и перигелия , perseus.gr
  • Времена года на Земле: равноденствия, солнцестояния, перигелий и афелий, 2000–2020 гг. , Usno.navy.mil
  • Даты и время перигелия и афелия Земли, 2000–2025 годы, данные Военно-морской обсерватории США.
  • Список астероидов, которые в настоящее время ближе к Солнцу, чем Меркурий (эти объекты будут близки к перигелию)
  • JPL SBDB список астероидов главного пояса (H <8), отсортированный по дате перигелия